毛竹TCP转录因子的鉴定及PeTCP10基因的功能分析

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毛竹(Phyllostachys edulis)具有较高的经济、生态和文化价值,但是在其生长过程中经常遭遇干旱、盐害等不利环境胁迫,严重制约着毛竹产业的发展。因此,如何提高毛竹的抗性已经变成目前亟待解决的问题。分子育种是一种快速高效的育种方法,可以极大地缩短育种周期提高育种效率。TCP是植物特异的转录因子,在植物生长发育和环境胁迫响应过程中发挥重要的调控作用。因此,有必要对毛竹TCP转录因子进行抗逆功能研究。本文中,首先通过生物信息学方法从毛竹基因组中鉴定出TCP转录因子,并对其进行相关序列特征及表达模式分析,然后筛选出抗逆相关目的基因。接着,利用农杆菌介导法将目的基因过表达获得转基因拟南芥和水稻研究该基因在植物响应环境胁迫过程中的调控功能。主要获得以下结果:1.从毛竹基因组中鉴定出16个TCP转录因子,分成两个亚组:Class Ⅰ和ClassⅡ;表达模式分析表明它们在毛竹多个组织中显著表达,同时可以被ABA、Me-JA和SA显著诱导;2.利用生物信息学方法筛选出一个被干旱和盐胁迫显著诱导的PeTCP10;3.分子特性分析表明PeTCP10是一个核定位蛋白,在酵母中具有自激活活性,可以与GGACCCAC序列结合,能够与PeTCP2及PeTCP13互作;4.过表达PeTCP10提高转基因拟南芥对干旱胁迫的抗性,同时提高对ABA的耐受性;在外源ABA条件下过表达PeTCP10促使叶片气孔关闭,说明PeTCP10可能通过调节气孔运动增强转基因植株的抗旱性;5.PeTCP10可能通过Me-JA信号通路抑制转基因拟南芥侧根的生长;6.干旱条件下PeTCP10过表达转基因拟南芥转录组测序结果表明PeTCP10通过调节一系列胁迫响应相关基因的表达来提高转基因拟南芥的抗旱性;同时,利用酵母单杂交和EMSA实验鉴定出PeTCP10在转基因拟南芥中的一个下游靶基因BT2;7.过表达PeTCP10通过提升转基因拟南芥对过氧化物的清除能力增强转基因植株对盐胁迫的耐受性;8.过表达PeTCP10提高转基因水稻在营养生长及萌发阶段对干旱胁迫的耐受性;同时,提高转基因水稻在萌发阶段对盐胁迫的耐受性。过表达PeTCP10提高了转基因植株对干旱及盐胁迫的耐受性,说明PeTCP10可能在毛竹响应渗透胁迫过程中发挥重要的调控作用。研究结果有利于丰富TCP转录因子对环境胁迫响应的研究理论,为毛竹抗逆分子育种提供新的生物材料及理论基础。
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